当日配布資料（1.2MB）

環境対応型新規室温硬化シリコー
ン弾性体と接着剤
三重大学大学院工学研究科
電気電子工学専攻
有機エレクトロニクス研究室
教授
中村修平
E-mail: [email protected]
Tel: 059-231-9403
Fax: 059-231-9409
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
研究背景と新技術の特徴
柔らかくて耐熱性のある材料の開発
BLUE OCEAN STRATEGYを目指して
- 可能な限り差別化を目指して -
室温硬化型
耐熱性
環境負荷が少ない
シリコーン組成物の開発
機能：接着剤
W. Chan Kim & Renee Mauborgne: BLUE OCEAN STRATEGY , Harvard Business School Press, 2005
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
従来技術ー登録特許調査ー
登録特許調査→特許侵害問題なし
シリコーン系材料 （権利存続5543件）
600
登録特許件数
400
登録特許
5543 件
SKK
TDS
GTS
３社
NY
B
WC
RS
その他
'06
'05
'04
'03
'02
'01
'00
'99
'98
'97
'96
'95
'94
'93
'92
'91
'90
'89
'88
0
'8７
200
製造方法
加熱硬化
室温硬化
コーティング
3社特許
1560件
ＲＴＶ
はく離性
接着性
導電性
熱伝導性
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
従来技術（登録特許調査）から課題抽出
RTVの耐熱性を加熱硬化型レベルへ
従来型シリコーン組成物
主剤：官能基を有するシリコーン
架橋剤：Si-アルコキシド
硬化剤：金属化合物（錫系化合物）
充填剤：無機フィラー
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
従来型室温硬化型（RTV）シリコーン組成物
―特徴：熱応力緩和性に優れた材料―
EtO
｜
Ｍｅ
｜
Ｍｅ － Si －OEt
｜
EtO
＋ ＨＯ －ＳｉＯ－Ｈ
｜　ｎ
Ｍｅ
A
EtO
｜
＋
EtO
｜
EtO － Si －Ｍｅ
｜
EtO
→
A
Ｍｅ
｜
Ｍｅ － Si －Ｏ －ＳｉＯ－ Si －Ｍｅ
｜
｜　ｎ ｜
EtO
Ｍｅ
EtO
脱アルコール型
脱酢酸型
脱アセトン型
D
O-Si-
A
→
Me
|
|
Me ーSi ーO ー Si O ー SiーMe
|
|
m
Me
- O-Si-
→
OEt
Me
|
|
SiO
Siー Me
|
m |
OH
Me
ー O-Si-
2H20
OH
|
Me Si O
|
OEt
O-Si-
A
＋ ２ＥｔＯＨ↑
A
A
D
EtO
｜
+
２ＥｔＯＨ↑
脱アルコール
錫触媒
チタン触媒
白金触媒
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術の概要ーシリコーン組成物ー
従来技術
主剤：官能基を有するシリコーン
架橋剤：Si-アルコキシド
硬化剤：金属化合物
添加剤：顔料、充填材
新技術
主剤：官能基を有するシリコーン
新規添加剤：Ti-アルコキシドと有機化合物
（充填剤：in-situ フィラー）
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術の構成
主剤：PDMS 1mole
新規添加剤A：Ti alkoxide（TTnB,TTIP,TTE） 1mole
新規添加剤B : HA 0.5mole
（従来技術として錫化合物(ジラウリン酸ジブチル錫）
: Sn 1質量部）
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術（１） －新規添加剤効果－
30℃ 48h close
60℃ 48ｈ close
100℃ 48h close
100℃ 5h open
100℃ 17h open solid
30℃ 48h close
60℃ 48h close
100℃ 48h close
100℃ 5h open
100℃ 17h open
溶液２
RIU [a.u.]
RIU [a.u.]
溶液１
1000000
100000
10000
1000
molecular weight
100
10
10000000
ピークスタート
25,141
41,454
44,705
45,988
185,778
711,596
ピークトップ
1,582
2,624
2,731
3,034
3,134
3,664
1000000
100000
10000
1000
molecular weight
100
10
溶液１の分子量の変化
PDMS
PDMS+TTE
30℃　48ｈ
60℃　48ｈ
100℃　48ｈ
100℃　5ｈ
100℃ 17h solid
Mw
1,761
2,819
2,953
2,945
3,978
6,501
Mn
1,072
1,629
1,722
1,807
2,054
2,346
Mw/Mn
1.64
1.73
1.72
1.63
1.95
2.77
溶液１：100℃17時間
処理において、ガラス
容器内で固体化（ゲル
化）した（トルエン溶
出し、GPCで測定した
溶出成分の分子量の結
果）。
溶液２の分子量の変化
PDMS
PDMS+TTE+MA 0.2mole
30℃　48ｈ
60℃　48ｈ
100℃　48ｈ
100℃　5ｈ
100℃ 17h
ピークスタート ピークトップ
25,141
1,582
38,803
2,275
29,789
2,443
33,678
2,502
70,202
3,265
625,451
12,971
Mw
1,761
2,529
2,616
2,715
4,114
22,656
Mn
Mw/Mn
1,072
1.64
1,560
1.62
1,679
1.56
1,762
1.54
2,375
1.73
5,593
4.05
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
1000000
30℃ close 24h
60℃ close 24h
100℃ close 24h
100℃ open 47h
100℃ open 55.5h
100000
10000
molecular weight
30℃ close 24h
60℃ close 24h
100℃ close 24h
100℃ open 47h
100℃ open 55.5h
30℃ close 5h
30℃ close 24h
60℃ close 24h
100℃ close 24h
100℃ open 43.5h
100℃ open 55.5h
absorbance [a.u.]
RIU [a.u.]
新技術（２） －新規添加剤効果－
1000
100
ピークトップ
2,624
2,937
2,985
4,294
17,940
Mw
2,606
2,784
2,772
4,563
18,688
1000
Mn
1,920
2,158
2,100
3,000
10,231
950
900
wave number [cm-1]
850
800
Mw/Mn viscosity[mPas・s]
1.36
70.0
1.29
25.8
1.32
23.1
1.52
102.1
1.83
4585.0
PDMS(1mole)+TTnB(1mole)+HA(0.5m
ole)
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
1000000
30℃ 24h close
60℃ 24h close
100℃ 24h close
100℃ 24h open
100℃ 47h open
100℃ 60.5h open
100000
30℃ 5h close
30℃ 24h close
60℃ 24h close
100℃ 24h close
100℃ 47h open
100℃ 60.5h open
absorbance [a.u.]
RIU [a.u.]
従来型シリコーン組成物
10000
molecular weight
30℃ close　24h
60℃ close　24h
100℃ close　24h
100℃ open　24h
100℃ open　47h
100℃ open　60.5h
1000
ピークトップ
2,937
3,401
3,346
3,319
3,401
4,674
100
Mw
2,876
3,208
3,121
3,081
3,345
4,663
1000
950
Mn
1,902
2,280
2,008
1,815
2,204
3,354
900
wave number [cm-1]
850
800
Mw/Mn viscosity [mPas・s]
1.51
51.8
1.41
21.0
1.55
15.9
1.70
18.3
1.52
88.8
1.39
2417.0
PDMS(100g)+TTnB(11.4g)+Sn 1質
量部
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術と従来技術の比較
ー機械的性質ー
0.6
140
0.5
120
100
0.4
80
0.3
60
0.2
40
0.1
elongation at break [%]
elastic modulus and stress at break [MPa]
elastic modulus [MPa]
stress at break [MPa]
elongation at break [%]
20
0
0
HA Mw:18500
HA Mw:8500
Sn Mw:4500
PDMS(1mole)+TTnB(1mole)+HA(0.5mole)
PDMS(100g)+TTnB(11.4g)+Sn 1質量部
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術と従来技術の比較ー接着強度ー
adhesive strength [N/mm2]
0.5
60℃・48時間焼成
60℃・96時間焼成
0.4
0.3
0.2
0.1
0
HA Mw:18500
HA Mw:8500
Sn Mw:4500
PDMS(1mole)+TTnB(1mole)+HA(0.5mole)
PDMS(100g)+TTnB(11.4g)+Sn 1質量部
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術と従来技術の比較ー耐熱性ー
PDMS
TEOS
HA
化学式 分子量 mol比
1,000
1
Si(OC2H5)4
208.3
1
C3H6O2
74.08
0.5
化学式
PDMS
TEOS
Si(OC2H5)4
ジラウリン酸ジ
ブチルすず
C32H64O4Sn
分子量 重量部
1,000 100
208.3
10
631.56
0.5
１２０℃×182h の蒸気中
PDMS+TEOS+HA
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
新技術の特徴
・ 耐熱性に優れたシリコーン組成物
・ 環境負荷が小さいシリコーン組成物
・ 室温硬化型シリコーン組成物
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
想定される用途
塗料
性
耐熱
弾性接着剤
導電/
絶縁性
部材
（耐熱
部材）
RTV耐熱シリコーン組成物
塗布技術
シート化技術
充填剤技術
鉄道用屋根部
材及び接着剤
放熱性部材
光学用耐熱接着剤
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
想定される業界
具体的用途
代表部材メーカー
市場規模
現状の課題
①放熱性部材
電気化学工業
信越化学工業
ポリテック
古河電気工業
960千平米
２１３億
¥／年
ICやCPUのなど半導体部品や集積回路、電源モジュールに使用。
ただし、放熱設計技術により需要は傾向。
LEDベーズ材料などは期待大。
②導電性部材
藤倉化成
スリーボンド
福田金属箔粉工業
76ｔ
53億¥/年
アプリケーションが軽薄短小実装方式 SMD（表面実装）
方式へシフト。その影響よりバインダー樹脂がエポキシ樹脂から
シリコーン系樹脂が増加する傾向。
③耐熱性塗料
オキツモ
大島工業
日本ペイント
関西ペイント
８３００ｔ
１３８億
￥／年
メーカごとに品質にばらつきがる。日本製は海外で高い評価。
アジア地区での二輪車や家電製品の伸びが期待される。
耐熱性付与、耐久性、危険物／有害物の除去が課題。
④弾性接着剤
大日本インキ
化学工業
サンベーク
東洋モートン
215,000 ｔ
１４２０億
¥／年
ポリウレタン系接着剤は、コストと性能のバランスがとれ、
最も数量比率高。
エポキシ系接着剤は、土木・建築分野で他の接着剤への代替が
加速。エポキシ樹脂の常用は減少する。
シリコーン系接着剤は、自動車の電装化やハイブリッドカーや
燃料電池自動車の普及により、「耐熱・放熱」に優れるため需要
がたかまる。
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
企業への期待（へのメッセージ）
環境対応型新規室温硬化シリコーン弾性体と接着剤
から「水平展開」が可能
・知財は「学・学」であることから、産学連携は容易
・企業の地域性は全く問題はない
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
実用化に向けた課題
具体的用途
実用化への課題
①放熱性部材
接着・密着
②導電性部材
設定導電率の揺らぎ抑制
③耐熱性塗料
充填剤による劣化
④弾性接着剤
耐熱衝撃性
共通課題
耐熱性・耐久性
・ 塗布技術
・ シート化技術
・ 充填技術
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
お問い合わせ先
三重大学知的財産統括室
助教
狩野 幹人
Tel: 059-231-5495
Fax: 059-231-5495
E-mail: [email protected]
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.
本技術に関する知的財産権
発明の名称
出願人
ポリオルガノシロキサン組成物と 三重大
その硬化体
信大
発明者
中村修平
芦田恭典
長 広明
村上 泰
清水 航
効果
出願番号
環境負荷の低減と
特願2008-273370
機械的性質
ポリオルガノシロキサン組成物と 三重大
その硬化体
信大
中村修平
長 広明
村上 泰
清水 航
環境負荷の低減と
特願2008-273368
耐熱性
ポリオルガノシロキサン組成物、 信大
該組成物の硬化体および該組成 三重大
物の製造方法
(JST)
村上 泰
清水 航
小林正美
川島拓弥
中村修平
界面接着性向上
透明
特願2008-291541
複数のOH基を有す
るシリコーン化合物
Organic Electronics, Division of Electrical and Electronic Engineering, Graduate School of Engineering, Mie Univ.